Influencia de la velocidad de entrada en el comportamiento de vórtices gravitacionales de agua para generación de energía eléctrica
Resumen
El cambio climático es impulsado principalmente por el uso de combustibles fósiles. Sin embargo, las energías renovables, como la hidroeléctrica, causan deforestación y desplazamiento de la población, y su energía no suele llegar a zonas remotas. Las plantas de potencia por vórtice gravitacional de agua (GWVPP, por sus siglas en inglés) son una alternativa hidroeléctrica que no altera el cauce y caudal de los ríos y pueden usarse en áreas desconectadas de la red eléctrica. Este trabajo se enfocó en estudiar la influencia de la velocidad de entrada en la morfología de vórtices gravitacionales de agua (GWV, por sus siglas en inglés) y sus propiedades fluidodinámicas como presión, velocidad y fracción volumétrica. La metodología empleada consistió en el uso del software de CFD OpenFOAM para hacer las simulaciones, donde se cambió la velocidad de entrada del canal y se graficaron los contornos de magnitud de velocidad, presión estática y fracción volumétricas en la cuenca. Los resultados de la investigación permitieron encontrar que vórtices bien desarrollados se obtienen a partir de una velocidad de entrada de 0.03 m/s, mientras que las velocidades más altas (0.05 m/s y 0.06 m/s) producen contornos de magnitud de velocidad más uniformes. Aunque todos los vórtices tienen un núcleo de aire en la descarga, las velocidades de entrada altas inducen una mayor probabilidad de formación de vórtices débiles. Finalmente, se concluye que velocidades altas también conllevan mayores fracciones volumétricas al interior de la cuenca, lo cual puede ser práctico para sistemas de generación de energía por vórtices de agua debido a su mayor inercia. La velocidad de entrada también influye en el comportamiento de la altura, curvatura y velocidad tangencial de la superficie libre con el radio.
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